工业管道定期检验及案例分析.ppt

工业管道定期检验与案例分析（压力管道检验员培训）,张 智沈阳 2017-10-15,第一部分 工业管道定期检验规程,2023/11/2,3,工业管道定义,工业管道（GC）：企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的工艺管道、公用工程管道及其它辅助管道工业管道根据输送介质的毒性、温度、压力、腐蚀性和火灾危险性等分为：GC1、GC2、GC3,在用工业管道定期检验规程 编写背景,管理起步晚：1996年原劳动部才颁布了压力管道安全管理与监 察规定，正式将工业管道列入安全监察范围 重容器、轻管道的思想。对管道事故的可能性认识不足，认为工 业管道的壁厚对于其承受的内压来说有非常大的安全裕度；没有 认识到与时间有关的破坏模式 多数工业管道存在设计、安装、制造、维修、管理整个环节缺乏 监督控制，标准不统一 对管道事故的后果严重程度认识不足：认为工业管道本身的价值 很低，而忽视了易燃易爆介质泄漏进而爆炸或有毒介质泄漏带来 的人身伤害和大量的停产损失以及对环境造成的污染。实际上存 在很多安全隐患，管道事故时有发生，影响企业的经济正常发展,2023/11/2,5,工业管道目前主要存在的问题,设计、制造、安装以及使用管理的标准规范不统一、不齐全，甚至相互矛盾设计工作疏于管理组成件的制造过程中缺乏强制性的监督控制安装队伍混乱，管理失控，过去也没有进行单位与人员资格认可缺乏完整的压力管道事故统计报告资料焊接接头超标缺陷比例高使用管理人员缺少专业培训，管道事故的发生认识不足定期检验的宣传需进一步加强检验、检测与缺陷处理缺乏有效的依据管检规存在检验“死角”，需进一步完善,2023/11/2,6,编写原则,贯彻“安全第一、预防为主、防治结合”的精 神，保障人身和财产的安全 加强安全监察、规范检验工作、确保安全运行、保障人民生命和财产的安全,2023/11/2,7,适用范围,以压力管道安全技术监察规程工业管道适用范围的在用工业管道及附属设施为基础保持与中华人民共和国特种设备安全法一致，最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压），介质为气体、液化气体、蒸汽或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体，且公称直径大于或者等于50mm的管道。公称直径小于150mm，且其最高工作压力小于1.6MPa（表压）的输送无毒、不可燃、无腐蚀性气体的管道和设备本体所属管道除外。非金属工业管道和最高工作压力大于42MPa的超高压工业管道，其设计、制造、检验均有特殊的要求，本规程也不适用,2023/11/2,8,GC类级别划分示意（管检规）,2023/11/2,9,GC类级别划分示意（管检规）,GC类级别划分示意（监察规程）,GC类级别划分示意（监察规程）,2023/11/2,12,穿跨越铁路干线、重要桥梁、住宅及工厂重要设施输送火灾危险性为甲、乙类介质毒性程度为中度危害以上,GC2、GC3级工业管道穿跨越部分按GC1级要求进行检验,2023/11/2,13,TSG-D0001-2009管道分级,2023/11/2,14,GB/T20801-2006管道分级,压力管道按其危害程度和安全等级划分为GC1、GC2、GC3三级。（1）符合下列条件之一的压力管道应划分为GC1级：1.输送下列有毒介质的压力管道：a)极度危害介质；b)高度危害气体介质 c)工作温度高于标准沸点的高度危害液体介质。2.输送下列可燃、易爆介质且设计压力大于或等于4.0MPa的压力管道：a)甲、乙类可燃气体；b)液化烃 c)甲B类可燃液体3.设计压力大于或等于10.0MPa的压力管道和设计压力大于或等于4.0MPa且设计温度大于或等于400的压力管道。（2）符合下列条件的压力管道应划分为GC2级：除（3）条规定的GC3级管道外，介质毒性程度、火灾危险性（可燃性）、设计压力和设计温度低于1 条规定（GC1级）的压力管道。（3）符合下列条件的压力管道应划分为GC3级：输送无毒、非可燃流体介质，设计压力小于或等于1.0MPa且设计温度大于-20但不大于185的压力管道。（4）当输送毒性或可燃性不同的混合介质时，应按其危害程度及其含量，由业主或设计者确定压力管道等级。,2023/11/2,15,国内标准：SH 3501-2002石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范：SHA、SHB、SHC、SHDDL 5031-94 电力建设施工及验收技术规范：高压、中压、低压SHS 01005-2004工业管道维修检修规程：、化工部1995-968号化工企业压力管道检验规程:A、B、C、D国外标准：ASME B31.3工艺管道：D、M、高压类、其它类API570工业管道检验规范：根据危害程度分为1、2、3类,2023/11/2,16,管道分级总结,1.各标准规范分级原则基本一致：a)温度；b)压力；c)介质；d)危害程度。2.各标准规范分级类别不统一：a)标准规范强调的侧重点不同；b)分级方法多种多样。,2023/11/2,17,工业管道在线检验检测技术,定义：运行条件下进行的检验周期：每年至少一次手段：一般以宏观检查和安全附件检验为主，必要时进行测厚检查和电阻值测量检验单位：使用单位或使用单位委托的有资格的单位检验人员：专业培训、备案使用单位义务：制定检验计划和方案，安排检 验工作,2023/11/2,18,一般程序及检验内容,2023/11/2,19,在线检验重点内容,主要以宏观检查为主：压缩机、泵的出口部位补偿器、三通、弯头（弯管）、大小头、支管连接及介质流动的死角等部位支吊架损坏部位附近的管道组成件以及焊接接头曾经出现过影响管道安全运行的问题的部位处于生产流程要害部位的管段和与重要装置或设备相连接的管段工作条件苛刻及承受交变载荷的管段,2023/11/2,20,在线检验重点内容,发生事故的可能性较大的部位压缩机、泵的出口部位，其振动比较严重支吊架损坏部位附近的工业管道组成件以及主要受力焊接接头，由于支吊架的损坏，承受的应力远大于设计值高温、高压等工作条件苛刻的管段，其发生事故的可能性较大承受交变载荷的的管段，其容易发生疲劳补偿器、三通、弯头（弯管）、大小头、支管连接及介质流动的死角等部位，使用经验表明，这些部位容易损坏曾经出现过影响工业管道安全运行的问题的部位，这往往意味着该部位承受较大应力或腐蚀较严重，从而发生事故的可能性比较大事故后果比较严重的部位处于生产流程要害部位的管段以及与重要装置或设备相连接的 管段事故的可能性较大的部位,2023/11/2,21,在线检验存在问题,部分在线检验人员对在线检验意义及重要性认识不足 在线检验人员没有经过专业培训，检验内容、流程缺乏认识 用户单位管理不当,未开展在线检验 对管道存在的问题“视而不见”，缺陷及缺陷原因不明 在线检验存在检验内容“偏少”、检验质量“不足”，难以 确保管道的安全运行 管体缺陷难以发现,工业管道全面检验检测技术,定义：按一定检验周期，在停车期间进行的检验周期：根据检验结论制定检验周期，0至6年检验单位：获得质量技术监督部门资格认可的检验单位（有自检资格的单位可以检验自有管道）检验人员：考核合格、取得资格证书使用单位义务：制定检验计划，安排检验工作，报检，检验的现场准备工作、辅助工作,2023/11/2,23,全面检验程序及检验内容,2023/11/2,24,资料审查,资料审查意义:全面检验开展的基础及依据资料审查内容：压力管道设计单位资格、设计图纸、安装施工图及有关计算书等压力管道安装单位资格、竣工验收资料（含安装竣工资料、材料检验等）管道组成件、管道支承件的质量证明文件在线检验要求检查的各种记录该检验周期内的各次在线检验报告检验人员认为检验所需要的其它资料,2023/11/2,25,资料审查总结,现有工业管道许多是尚未实行安全监察前设计、安装和制造设计图纸、安装施工图、严重竣工验收资料遗失严重一般工业管道、尤其使用年限久的管道未有计算书一般用户方未能提供该检验周期内的各次在线检验报告约40%的用户不能提供管道运行参数，或参数失真维修、改造的管道未有记录资料管理、交接混乱,2023/11/2,26,宏观检查,宏观检查主要内容在线检验的宏观检查所包括的相关项目及要求管道结构检查检查管道组成件有无损坏、有无变形，表面有无裂纹、皱褶、重皮、碰伤等缺陷检查焊接接头(包括热影响区)是否存在宏观的表面裂纹检查焊接接头的咬边和错边量检查管道是否存在明显的腐蚀，管道与管架接触处是否存在局部腐蚀,2023/11/2,27,宏观检查,泄漏检查：主要检查管子及其它组成件泄漏情况,部分检验中宏观检查发现管体、管件泄漏情况,角焊缝泄漏,焊缝开裂,管体穿孔,支架焊接,对接焊缝泄漏,阀门泄漏,阀门缩孔泄漏,法兰泄漏,2023/11/2,28,宏观检查,绝热层、防腐层检查：主要检查管道绝热层有无破损、脱落、跑冷等情况；防腐层是否完好情况,部分检验中宏观检查发现绝热层、防腐层破损脱落情况,绝热层破损,防腐层破损、脱落,2023/11/2,29,宏观检查,振动检查：主要检查管道有无异常振动情况,原因分析：管道结构设计不合理支吊架间距设计不合理管道输送介质压力不平稳支吊架类型设计不合理,2023/11/2,30,宏观检查,位置与变形检查：管道位置是否符合现行国家标准规范要求管道与管道，管道与设备之间有无碰撞摩擦情况管道是否存在挠曲、下沉以及异常变形等,部分检验中宏观检查发现位置及变形情况,氧气管泄漏,液化石油气,管道与植物碰撞摩擦,下沉变形,2023/11/2,31,宏观检查,支吊架检查：支吊架是否脱落、变形、腐蚀损坏或焊接接头开裂支吊架与管道接触处有无积水现象恒力弹簧支吊架转体位移指示是否越限变力弹簧支吊架是否异常变形、偏斜或失载刚性支吊架状态是否异常吊杆及连接配件是否损坏或异常转导向支架间隙是否合适，有无卡涩现象阻尼器、减振器位移是否异常，液压阻尼器液位是否正常承载结构与支撑辅助钢结构是否明显变形，焊接接头是否有宏观裂纹支吊架间距是否合理 管道固定点与固定支架是否采用自然补偿或其它补偿结构,2023/11/2,32,宏观检查,支吊架检查：,部分检验中宏观检查发现支吊架异常情况,腐蚀,脱离,下沉变形,2023/11/2,33,宏观检查,支吊架检查注意事项：审查工艺图，支吊架类型及间距是否符合设计、建造规范管道是否存在振动管道是否存在挠曲、下沉以及异常变形等 进行管系应力计算，持续应力及位移应力是否满足设计规范,2023/11/2,34,宏观检查,阀门、法兰及膨胀节检查：,开裂,2023/11/2,35,宏观检查,其他宏观检查：阴极保护装置检查蠕胀测点检查管道标示检查输送易燃、易爆介质管道防静电接地阻和法兰间接触电阻检查安全保护装置检查,2023/11/2,36,宏观检查总结,全面检查是在停车状态下检验，泄漏及振动检查无法进行需要进行管系应力计算确认支吊架类型、间距是否合理，宏观 检查难以现场直接发现有保温层、超高架空管道难以实现100%宏观检查，存在天然“漏检”宏观检查主要针对管体外部，管体内腐蚀状况难以检查,2023/11/2,37,管道材质检测,材质问题设计、建造时间早，材质不明改造、更换的管道与原材质不一致材料性能在建造、使用过程中发生改变检验方法化学分析光谱分析,2023/11/2,38,管道材质检测,管道改造：碳钢更换为不锈钢，管道产生轴向位移约10cm，造成结构变形,2023/11/2,39,剩余壁厚检测,选择原则一般选择易受介质腐蚀和冲蚀的弯头、三通和直径突变部位，测厚位置不少于3处。根据管道的类别规定了抽查比例，抽查比例是对于每种管件数量，而不是各种管件的总数而言的一旦检查发现管道有异常情况，应在附近增加测点，并确定异常区域大小，并可适当提高整根管线的抽查比例不锈钢管道、介质无腐蚀性管道可适当减少抽查比例,2023/11/2,40,剩余壁厚检测背景,工业管道的厚度减薄通常是由于腐蚀和冲刷引起的。所以，一般选择弯头、三通、直径突变处（俗称大小头）、以及上述被抽查管件与直管段相连的焊接接头的直管段一侧进行厚度测量根据管道的类别规定了抽查比例，抽查比例是对于上述每种管件数量，而不是各种管件的总数而言的,2023/11/2,41,测厚点位置选择,2023/11/2,42,冲刷：介质对管壁的剪切力造成,剪切力影响因素为力F和剪切角,F,2023/11/2,43,典型颗粒在管道中的运动,2023/11/2,44,剩余壁厚检测总结,问题 其他部位也可能发生腐蚀减薄，抽查位置具有“概率性”发现异常区域和位置，应扩大抽查比例 直管道抽查的位置及比例受技术条件的限制未明确规定 实际检验（导波、漏磁）直管段腐蚀检测，近40 50%的管道存 在严重腐蚀减薄,举例 2012年某石化企业装置全面检验，导波和漏磁检测发现多处 直管段严重腐蚀减薄，最大减薄量超过壁厚的50%;2013年某石化企业大检修期间，应用导波技术发现直管段 2008年1月份上海某钢铁企业中压蒸汽管道直管段发生破裂事故 2009年8月份某化工企业全面检验直管段发生腐蚀泄漏 2007年9月份对上海某企业的煤气检验中，发现直管段泄漏,2023/11/2,45,南亚浅冷管道直管段壁厚检测,2023/11/2,46,鼓胀开裂：开口长度约150mm、最宽处约2mm,造气车间 LS1312 蒸汽管道,2023/11/2,47,表面无损检测,选择原则宏观检查中发现裂纹及可疑情况的管道，对相应部位进行表面无损检测绝热层破损或可能渗入雨水的奥氏体不锈钢管道，对相应部位进行外表面渗透检测处于应力腐蚀环境中的管道，进行抽查对长期承受明显交变载荷的管道，应在焊接接头及容易造成应力集中的部位进行表面无损检测检验员认为有必要时，对支管角焊缝等部位进行表面无损检测,2023/11/2,48,超声波或射线检测,比例GC1级管道的探伤比例为：一般情况：焊接接头数量的15%且不少于2条耐热钢管道或温度、压力循环变化和振动较大的管道：30%且不少于4条GC2级管道的探伤比例为：一般情况：焊接接头数量的10%且不少于2条耐热钢管道或温度、压力循环变化和振动较大的管道：20%且不少于4条GC3级管道一般不进行超声波或射线检测抽查若发现导致安全状况等级为3级或4级的缺陷，应增加比例，所增加比例数量由检验员与使用单位结合管道运行参数和运行经验协商确定,2023/11/2,49,超声波或射线检测,重点部位安装、制造中返修过的焊接接头和安装时固定口的焊接接头错边、咬边严重超标的焊接接头表面检测发现裂纹的焊接接头泵、压缩机进出口第一道或相近的焊接接头支撑损坏部位附近的管道焊接接头异种钢焊接接头硬度检验中发现的硬度异常的焊接接头使用中发生泄漏的部位附近的焊接接头检验员和使用单位认为需要检查的其它焊接接头注：当重点部位需抽查而上述抽查比例不适应检查需要时，检验员与使用单位协商确定比例,2023/11/2,50,无损检测,无损检测问题：目前超声波探伤t4mm现场精度低缺陷深度难以精确测量，多以对比试块或经验判断在役高温管道无损检测技术不成熟小管径承插旱接头无法进行超声或射线，应以表面代替超高架空管道、现场条件不允许，抽查比例难以达到,2023/11/2,51,检测位置（温度、材质）工作温度大于370的碳素钢和铁素体不锈钢管道（蠕变开裂）工作温度大于450的钼钢和铬钼钢管道（蠕变开裂）工作温度大于430的低合金钢和奥氏体不锈钢管道（低合金钢:蠕变开裂+奥氏体不锈钢:敏化及晶间裂纹）工作温度大于220的输送临氢介质的碳钢和低合金钢管道(氢腐蚀及氢致裂纹),金相和硬度检查,2023/11/2,52,金相和硬度检查,检测位置（介质、寿命）介质含湿H2S或介质可能引起应力腐蚀的碳钢或低合金管道（应力腐蚀）使用寿命接近或超过设计寿命的管道（材质劣化）注意事项硬度值 HB200，无损检测和金相分析（裂纹、晶粒）HB200仅是一个参考值，是一定浓度与应力水平下的经验值使用寿命接近或超过设计寿命,力学性能试验或化学成分分析发现异常，考虑缩短检验周期或监控使用,2023/11/2,53,安全保护装置检查,安全保护装置组成,压力表校检日期、精度等级、表盘直径、刻度范围、安装位置、外观检查（安排停车前检查）,测温仪表校检日期、精度等级、量程、安装位置、外观检查、必要时红外抽查（安排停车前检查）,安全阀解体检查，修理调整，耐压和密封试验，开启压力（可拆换）;校验报告、外观检查（不可拆）,爆破片是否定期更换，是否满足有关规定,紧急切断装置解体检查，修理调整，耐压和密封试验，开启压力,外观检查,2023/11/2,54,安全保护装置检查,外观检查表面锈蚀状况同一系统指针是否一致铅封完好状况刻度是否清晰安装位置是否便于察看表盘是否完好校验或更换日期，是否在使用期限内,2023/11/2,55,安全保护装置检查,外观检查,测温仪,压力表,安装位置,进液体,表壳不清,锈蚀损坏,2023/11/2,56,安全保护装置检查,安全保护装置举例：中压蒸汽管道运行参数：管道规格：2197.1mm设计压力：4.35MPa设计温度：260管道材质：20#事故分析：2008年02月份该管道发生爆破事故，破裂长度约2米。2008年11月份进行全面检验，红外线测温，发现管道外壁温度358 374,远高于设计温度（汽源出口减温阀后温度计损坏，在线检测难以发现）,2023/11/2,57,耐压强度校验和应力分析,耐压强度校验：减薄量大于10%公称壁厚强度校核参照GB 50316 工业金属管道设计规范 P：最高工作压力MPa；D0：管子外径mm；t：最高工作温度下管子材料的许用应力MPa；C：至下一检验周期的腐蚀裕度mm；：焊缝系数注：只能校核内压引起的强度不足问题，不能解决弯曲应力，但起到“筛选作用”无法确认材质，为保证安全，其许用应力取低一级钢材,2023/11/2,58,耐压强度校验和应力分析,应力分析背景：前期建造的管道设计时未进行应力计算或未达到要求建造中未按设计进行结构不合理、柔性不足及振动异常破坏后果严重管道应力分析：无强度计算书，并且t0D0/6或P0/t0.385的管道;检验中发现管道存在下列情况较大变形，挠曲法兰经常性泄漏，破坏管段应设而未设置补偿器或补偿器失效支吊架异常损坏严重的全面减薄等现象,2023/11/2,59,压力试验,强调做压力试验：经重大修理改造的使用条件变更的停用2年以上重新投用的代替压力试验方法：无所有焊接接头和角焊缝用液体渗透法或磁粉法进行表面无损检测焊接接头用100射线或超声检测；泄漏性试验,2023/11/2,60,压力试验,压力试验注意事项脆性材料管道必须用液体；韧性材料管道设计压力小于或等于0.6MPa时，可采用气体；压力试验应采取有效的安全措施管道液压试验压力较低时，按管道试验压力进行试验管道液压试验压力较高时，若设备的试验压力不低于管道最高工作压力的1.15倍，可按照设备的试验压力进行试验气压试验压力为最高工作压力的1.15倍压力试验总结停车检验造成巨大经济损失，用户倾向不停车全面检验高压管道现场条件难以提供压力试验条件可能会造成可降压使用的管道“报废”,2023/11/2,61,安全状况等级评定,原则根据全面检验的结果，以其中各评定项目中等级最低者作为评判级别如果在检验中发现的问题已经处理，则按照处理后的状态确定安全状况等级本规程并未将技术资料是否齐全作为评定安全状况等级的依据分级1级的工业管道的状况相当于标准状态2级满足合乎使用条件3级则是监控使用状态，即工业管道办理注册登记手续后允许在满足检验报告所限定的使用条件和检验周期内继续使用4级则予以整改或更换,2023/11/2,62,安全状况等级评定,项目位置和结构管道材料全面减薄局部减薄裂纹焊接缺陷（不含裂纹）管道组成件缺陷支吊架附属设施压力试验或泄漏性试验,2023/11/2,63,安全状况等级评定,位置与结构 检验、维修不便 失效后果严重 直接产生缺陷（如碰撞、摩擦、柔性不足等）调整暂时无法调整 不影响定级,未发现新生缺陷，不承受交变载荷 23级安全评定 不影响使用 2级否则 34级,2023/11/2,64,安全状况等级评定,管道材料 材质与原设计不符合 材质清楚，满足使用要求，不影响定级；否则定为4级 材质不明 进行材质分析，满足使用要求，定2 3级;否则定为4级 材料劣化及损伤 包括：球化、石墨化、蠕变损伤、氢腐蚀、晶间腐蚀、应 力腐蚀及疲劳损伤 焊接接头的硬度值超标 湿H2S环境下工作的碳钢及低合金钢管道焊接接头硬度值 超过HB200但未发生应力腐蚀的定2 3级,2023/11/2,65,安全状况等级评定,管道材料 材料劣化及损伤材料发生材料发生轻度球化，可评为2级，当发生中度球化或更严重球化时则评为3级或4级；材料球化程度的评定参照现行行业标准火电厂用20号钢珠光体球化评级标准DL/T 674、火电厂用12Cr1MoV钢球化评级标准DL/T 773材料发生轻度石墨化，可评为3级，当发生中度石墨化或更严重石墨化时，则评为4级；材料石墨化程度的评定参照现行行业标准碳钢石墨化检验及评级标准DL/T 786执行蠕变损伤、氢腐蚀、晶间腐蚀未发现裂纹，定为3级；否则定为4级 应力腐蚀与疲劳损伤检验中发现裂纹定为4级,2023/11/2,66,安全状况等级评定,全面减薄定义在面积为LL的腐蚀区域内至少选取15个厚度测试点，若测试数据的标准偏差与平均值之比（即协方差）小于20，定为全面腐蚀，否则定为局部腐蚀。协方差计算公式,2023/11/2,67,安全状况等级评定,全面减薄评级实测壁厚扣除至下一检验周期的腐蚀量的2倍后，不小于管道设计最小壁厚，则不影响定级耐压强度校验不合格，安全状况等级为4级应力分析结果符合有关规范的要求，则不影响定级；否则，定为4级全面减薄解评工业管道承受的载荷很复杂，内压载荷往往不是其承受的主要载荷。判断工业管道的壁厚是否满足要求时，必须综合考虑各种载荷的影响工业管道的应力分析全面、详细地计算工业管道的应力状况，如果应力分析的结果满足有关规范的要求，则表明工业管道的安全性能良好，不影响工业管道的定级,2023/11/2,68,安全状况等级评定,局部减薄成因：,局部减薄,时间有关,时间无关,腐蚀,冲蚀,机械损伤,缺陷打磨凹坑,制造缺陷,相互影响相互促进,2023/11/2,69,安全状况等级评定,高压氧气管道,机械损伤泄漏,363.7mm,29182.4mm,2023/11/2,70,安全状况等级评定,局部减薄评级：制造验收规范所允许的范围内，不影响定级超过制造或验收规范所允许的范围时，一般定为4级，但同时满足以 下条件时可放宽，按局部减薄公式再定级管道结构符合设计规范或管道的应力分析结果满足有关规范在实际工况下，材料韧性良好，并且未出现材料性能劣化及劣化趋向局部减薄及其附近无其它表面缺陷或埋藏缺陷局部减薄处剩余壁厚大于2mm管道不承受疲劳载荷,2023/11/2,71,安全状况等级评定,局部减薄评级公式：GC2或GC3级管道按下表定级,2023/11/2,72,安全状况等级评定,局部减薄评级公式：GC1级管道按下表定级,2023/11/2,73,安全状况等级评定,局部减薄评级公式应用条件：管道结构符合设计规范或管道的应力分析结果满足有关规范，表明待评价的局部减薄处的应力不大于材料的许用应力在实际工况下，材料韧性良好，并且未出现材料性能劣化及劣化趋向，表明管道的材料性能良好局部减薄及其附近无其它表面缺陷或埋藏缺陷，表明该局部减薄不会诱发其他更危险的缺陷，也没有其它缺陷受到该局部减薄的影响而变得更危险局部减薄处剩余壁厚大于2mm管道不承受疲劳载荷，不会发生疲劳失效,2023/11/2,74,安全状况等级评定,裂纹缺陷评级：更换管段打磨消除，打磨凹坑按局部减薄的规定定级在特殊情况下，一时无法进行打磨消除或更换的，需通过安全评定确定管道的安全状况裂纹缺陷安全评定主要应用FAT失效评估图,2023/11/2,75,安全状况等级评定,焊接缺陷类型：咬边气孔（圆形缺陷）夹渣（条形缺陷）未焊透未熔合错边裂纹（单独划分）,2023/11/2,76,焊接缺陷评级：制造验收规范所允许的范围内，不影响定级超过制造验收规范所允许的范围时，若满足下列条件，再进行定级；否则，定为4级管道结构符合设计规范或管道的应力分析结果满足有关规范焊接缺陷附近无新生裂纹类缺陷管道材料的抗拉强度小于540MPa在实际工况下，材料韧性良好，并且未出现材料性能劣化及劣化趋向管道最低工作温度高于-20，或管道最低工作温度低于-20但管道材料为奥氏体钢管道不承受疲劳载荷,安全状况等级评定,2023/11/2,77,安全状况等级评定,焊接缺陷咬边：工检规：GC2或GC3 0.8mm，GC1 0.5mm不影响定级；否则按局部减薄定级GB50236-98：不大于壁厚的0.05倍，且不大于0.5mm，长度不大于100mm（不超过焊缝长度的10%）PD6493-1991：s450MPa、k40J钢中，允许1mm且 0.1t美国API1104：长12英寸（304.8mm）焊缝中，总长不超过2英寸（50.8mm）内咬边总长不超过焊缝长的1/6 咬边深度不大于1/32英寸（0.79mm），且不应大于壁厚的 12.5%若咬边深度不大于0.4mm，且小于壁厚的6%时，长度不限,2023/11/2,78,安全状况等级评定,焊接缺陷气孔：工检规：若气孔率不大于5%，并且单个气孔的长径小于0.5t与6mm二者中的较小值，则不影响定级；否则定为4级,2023/11/2,79,安全状况等级评定,焊接缺陷夹渣：GC2或GC3级管道中夹渣自身高度或宽度的最大值不大于0.4t，并且不大于6mm，GC1级管道中夹渣自身高度或宽度的最大值不大于0.3t，并且不大于5mm时，按下表定级，否则定为4级,80,安全状况等级评定,焊接缺陷夹渣：夹渣是一种体积型缺陷，对焊接接头强度的影响较小。“九五”课题的研究成果表明，夹渣这种轴向长度较小的体积型缺陷，在环向长度不限、自身高度达到管道壁厚的40%时，不影响工业管道的安全性能。夹渣的自身高度较难测量，在工程实践中通常用其宽度代替自身高度进行评价，这也符合PD6493的规定。,2023/11/2,81,安全状况等级评定,焊接缺陷未焊透：“九五”期间作了大量研究 窄间隙未焊透按面型缺陷对待以断裂判据控制为主 宽间隙未焊透按体积型缺陷对待以塑性极限理论控制为主 以20#、16Mn或奥氏体不锈钢做了大量的试验与理论计算未焊透通常被认为是一种面型缺陷，含未焊透缺陷的工业管道的潜在失效模式为弹塑性断裂或者塑性极限载荷控制的失效。本规程规定，未焊透通常按照未熔合进行处理当工业管道材料为20钢，16MnR或奥氏体不锈钢时，工业管道材料的塑性很好，即使存在未焊透，工业管道的潜在失效模式也是塑性极限载荷控制的失效，可以按局部减薄处理,2023/11/2,82,安全状况等级评定,焊接缺陷未焊透：未焊透自身高度测量超声波检测经验估计端点衍射法射线检测 可以采用未焊透对比块或沟槽对比块,2023/11/2,83,安全状况等级评定,焊接缺陷未焊透：大量的计算表明,未焊透及未熔合焊接缺陷比气孔焊接缺陷危害性大未焊透或未熔合在疲劳载荷等情况下易衍生裂纹缺陷气孔缺陷为”死缺陷”,基本上不会发生扩展或衍变NB/T 47013缺陷未焊透及未熔合比气孔定级严格“工检规”定级标准气孔比未焊透和未熔合”严格”注:在检验中发现多起未焊透衍生裂纹缺陷,造成管道破裂泄漏.例如:某新建氧气管道,工作压力2.7MPa,运行5个月,在疲劳载荷作用下未焊透衍生裂纹,直接导致管体泄漏,2023/11/2,84,安全状况等级评定,焊接缺陷未熔合：未熔合：GC2或GC3级管道，未熔合的长度不限，根据其自身高度按下表定级；GC1级管道，当未熔合的总长度不大于焊接接头长度的50%时，根据其自身高度按下表定级；否则定为4级,2023/11/2,85,安全状况等级评定,焊接缺陷未熔合：未熔合是一种面型缺陷，其危害性相对较大“九五”课题96-918-02采用可靠性分析的方法，通过计算150万例工业管道的广义失效率，求出各级工业管道所允许的上述缺陷的极限尺寸，进行偏保守的圆整化得到，GC2或GC3级工业管道按此进行定级GC1级工业管道的失效后果很严重，因此本规程偏保守的规定，GC1级工业管道中所含未熔合的长度不能大于焊接接头长度的50%,2023/11/2,86,安全状况等级评定,焊接缺陷错边：一般按下表定级超过上表若管道经过长期使用且该部位在全面检验中未发现较严重的缺陷时，管道的安全状况等级可定为23级若伴有裂纹、未熔合、未焊透等严重缺陷，则定为4级注：GB 50236错边量规定：0.2t，且5mm,2023/11/2,87,安全状况等级评定,管道组成件、支吊架和安全附件：一般发现异常，应进行修复或更换，不影响使用，不影响定级如一时无法进行修复或更换的，则应对管道进行应力分析或安全评定（支吊架）“支吊架异常”，是指支吊架本身存在损坏等情况，而不是支吊架间距过大（间距检测无法在现场直接检验）,2023/11/2,88,全面检验总结,缺陷特点:腐蚀缺陷比例高，输送介质腐蚀性加剧,内腐蚀情况增多应力腐蚀危害大，常常会造成管道断裂焊接缺陷数量多，尤其早期建造的管道第三方破坏严重，维修或建造新管道造成在役管道损伤缺陷类型复杂化，在线检验与全面检验应结合开展,2023/11/2,89,全面检验总结,常规全面检验不足之处:直管段的缺陷常规检验方法难以实现100%的管体腐蚀检测管道结构合理性常规检验方法难以发现高温管道、薄壁管道焊缝质量难以有效检测易燃易爆管道常规检验方法“人、物”存在危险性返修缺陷处理,2023/11/2,90,全面检验总结,焊接缺陷,材质缺陷,腐蚀缺陷,应力开裂,机械损伤,结构缺陷,其他,全面检验缺陷比例（检验缺陷统计）,2023/11/2,91,原因分析:目前输送介质腐蚀性加剧,复杂多样（腐蚀缺陷）早期建造的管道安装队伍混乱,缺乏焊接质量监控（焊接缺陷）维修、改建施工不规范（机械损伤）缺少或设计不合理（应力开裂、结构缺陷）材料选用或施工工艺不合理（材质缺陷）管道元件生产制造缺乏监管、用户管理不当（其它缺陷）,全面检验总结,第二部分 工业管道定期检验案例分析,2023/11/2,93,1.典型缺陷展示,裂纹是一种危害性很大的面状缺陷，从焊接的角度讲，属于焊接缺陷。裂纹延伸方向分为纵向裂纹、横向裂纹、辐射状裂纹；裂纹尺度分为宏观裂纹、微观裂纹；裂纹产生机理及时机分为热裂纹、冷裂纹、层状撕裂和再热裂纹；热裂纹出现在焊缝中，冷裂纹可能出现在焊缝也可能出现在热影响区，再热裂纹一般出现在焊接热影响区的粗晶区。,1.1裂纹,在用工业管道检验时除了可能存在上面所讲到的焊接裂纹外：（1）可能会出现因使用环境（介质、材料、应力）导致的开裂，如氯化物应力腐蚀开裂、碱应力腐蚀开裂等，这种开裂可能出现在接头中，也可能出现在管道本体上；（2）可能出现因承受疲劳载荷而出现的疲劳断裂，这种疲劳裂纹一般出现在几何结构的不连续处；（3）可能出现因长期服役在高温状态下而出现的蠕变裂纹；（4）可能出现碳钢和低合金钢在高温临氢环境中因氢腐蚀而出现的开裂等等。,1.1裂纹,1.典型缺陷展示,在用工业管道检验时还要结合管道材质、制造时的技术条件、使用工况（温度、压力、介质、工况等）等分析可能出现的裂纹（开裂），而且这种在一定工况下可能产生的裂纹（开裂）也应是我们的检验重点所在。,1.1裂纹,1.典型缺陷展示,图1.1a 碳钢管道焊缝裂纹,1.1裂纹,1.典型缺陷展示,图1.1b 不锈钢管道应力腐蚀开裂,1.1裂纹,1.典型缺陷展示,图1.1c 不锈钢钢管道晶间腐蚀开裂,1.1裂纹,1.典型缺陷展示,图1.1d 二级减温水管道表面裂纹,图1.1e 微合金化控轧钢管道焊缝裂纹,1.1裂纹,1.典型缺陷展示,图1.1f 表面裂纹,图1.1g CrMo钢焊接热影响区再热裂纹,1.1裂纹,1.典型缺陷展示,图1.1h 管道接头内表面焊趾线开裂,1.2 腐蚀,1.典型缺陷展示,化学腐蚀：是金属表面与环境介质发生化学作用而产生的损坏，它的特点是腐蚀在金属的表面上，腐蚀过程中有电子得失但没有电流的产生。例如金属的高温氧化、内部及表面脱碳、高温高压临氢环境中金属的氢腐蚀等。,电化学腐蚀：是金属与电解质溶液间产生电化学作用所发生的腐蚀。它的特点是在腐蚀过程中有电流产生。例如应力腐蚀、晶间腐蚀等。金属的电化学腐蚀必须存在电解质、被腐蚀区域（电位低，为阳极）与其他区域（电位高，为阴极）存在电位差。阳极金属失去电子成为金属离子，从而造成腐蚀。,工业管道使用过程中发生的腐蚀类型有：全面腐蚀（均匀腐蚀）、点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、氢腐蚀等,1.2 腐蚀,1.典型缺陷展示,图1.2a 碳钢管道本体点蚀穿孔,1.2 腐蚀,1.典型缺陷展示,图1.2b 碳钢管道点蚀（水处理设备介质泄漏滴至管道表面）,图1.2c 管道上压力表表盘锈蚀,1.2 腐蚀,1.典型缺陷展示,图1.2d 隔热层下腐蚀,图1.2e 保温层脱落导致管道腐蚀,1.2 腐蚀,1.典型缺陷展示,图1.2f 全面腐蚀,1.2 腐蚀,1.典型缺陷展示,图1.2g 局部腐蚀,1.2 腐蚀,1.典型缺陷展示,图1.2h 导淋管与主管连接处局部腐蚀,1.2 腐蚀,1.典型缺陷展示,图1.2i 焊接接头腐蚀,1.3 焊接缺陷,1.典型缺陷展示,在管道定期检验过程中，存在大量的焊接缺陷，这些焊接缺陷绝大部分是安装时在接头中遗留的原始缺陷，在缺陷处会造成截面尺寸变化，一方面会降低接头的强度，另一方面在一定的工况作用下，有些原始缺陷比如未熔合、未焊透可能会诱发为裂纹。,1.3 焊接缺陷,1.典型缺陷展示,图1.3a 未熔合,图1.3b 未焊透,1.3 焊接缺陷,1.典型缺陷展示,图1.3c 未焊透,图1.3d 气孔,1.3 焊接缺陷,1.典型缺陷展示,图1.3e 气孔,图1.3f夹渣,1.4 典型宏观缺陷,1.典型缺陷展示,定期检验过程中宏观缺陷很多，比如泄漏、异常振动、变形、结构不合理、补偿装置失效等。,图1.4a 对接焊缝间距过小,1.4 典型宏观缺陷,1.典型缺陷展示,图1.4b 补偿装置限位拉杆已约束到位,图1.4c 补偿装置变形,1.5 非法修理,1.典型缺陷展示,压力管道安全技术与监察规程-工业管道TSG D0001-2009中给出了重大维修（修理）的定义，所谓重大维修（修理）是指“对管道不可机械拆卸部分受压元件的维修，以及采用焊接方法更换管段及阀门、管子矫形、受压元件挖补与焊补、带压密封堵漏等”。重大维修外的其他维修为一般维修。管道的重大维修应当由有资格的安装单位进行施工。使用单位和安装单位在施工前应当制订重大维修方案，重大维修方案应当经过使用单位技术负责人批准。而在实际的工业管道运行中，很少有单位按照上述要求来做，所以称为“非法修理”，作为检验人员应关注此方面的问题。,1.5 非法修理,1.典型缺陷展示,图1.5a 受压管子的焊补,1.5 非法修理,1.典型缺陷展示,图1.5b 受压阀门的焊补,1.5 非法修理,1.典型缺陷展示,图1.5c 管子的挖补,2.工业管道定期检验过程中典型缺陷,在定期检验过程中存在着大量的缺陷：宏观缺陷，比如阀门泄漏、腐蚀、管道结构不合理、异常变形、机械接触损伤等；焊接缺陷，比如裂纹、未熔合、未焊透、气孔、内凹等缺陷；跟服役环境等有关的缺陷，比如应力腐蚀、疲劳裂纹、过载等；安全保护装置方面存在超期未检、指示不灵等；存在耐压强度校核不合格、压力试验不合格等；存在电性能测试超标、接地装置失效等情形；以下列举了部分缺陷，并从缺陷的原因分析、对该缺陷有效的检验方法以及缺陷处理角度进行讲述，仅供参考。,2.1安装几何缺陷,2.工业管道定期检验过程中典型缺陷,安装几何缺陷顾名思义是指安装时遗留下来的缺陷，比如对口错边、咬边、余高超标、棱角度、未焊满、直管段同轴度、端面斜度等，在定期检验过程中主要采用宏观检查及使用辅助测量工具如游标卡尺、千分尺、焊缝检验尺等测量。,图2.1a 对口错边,2.1安装几何缺陷,2.工业管道定期检验过程中典型缺陷,图2.1b 焊缝未焊满,2.1安装几何缺陷,2.工业管道定期检验过程中典型缺陷,原因